Thường được gọi là các tế bào năng lượng mặt trời, các tế bào quang điện (PV) riêng lẻ là các thiết bị sản xuất điện được chế tạo từ các vật liệu bán dẫn khác nhau. Các tế bào quang điện có nhiều kích cỡ và hình dạng, từ nhỏ hơn một con tem đến vài inch. Để chịu được ngoài trời trong nhiều năm, các tế bào được kẹp giữa các vật liệu bảo vệ trong một sự kết hợp của thủy tinh, hoặc nhựa để tạo ra một mô-đun PV.
Solar Cell hay Tế bào quang điện là gì?
Các tế bào mặt trời truyền thống được làm từ silicon, thường là tấm phẳng, và nói chung là hiệu quả nhất. Tế bào năng lượng mặt trời thế hệ thứ hai được gọi là tế bào năng lượng mặt trời màng mỏng vì chúng được làm từ silic vô định hình hoặc các vật liệu không silicon như cadmium telluride. Các tế bào năng lượng mặt trời màng mỏng sử dụng các lớp vật liệu bán dẫn chỉ dày vài micromet. Do tính linh hoạt của chúng, các tế bào năng lượng mặt trời màng mỏng có thể tăng gấp đôi như các tấm lợp và tấm lợp trên mái nhà, mặt tiền tòa nhà, hoặc kính cho cửa sổ mái.
Silicon
Cho đến nay, vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong các tế bào mặt trời, chiếm khoảng 90% các mô-đun được bán hôm nay. Nó cũng là vật liệu phổ biến thứ hai trên Trái đất (sau oxy) và chất bán dẫn phổ biến nhất được sử dụng trong các chip máy tính. Các tế bào silicon tinh thể được làm từ các nguyên tử silicon kết nối với nhau để tạo thành một mạng tinh thể. Lattice này cung cấp một cấu trúc có tổ chức giúp chuyển đổi ánh sáng thành điện năng hiệu quả hơn.Các tế bào mặt trời tạo ra từ silic hiện đang cung cấp sự kết hợp giữa hiệu suất cao, chi phí thấp và tuổi thọ lâu dài. Các mô-đun dự kiến kéo dài trong 25 năm hoặc hơn, vẫn sản xuất hơn 80% sức mạnh ban đầu của chúng sau thời gian này.
Tấm PV silicon đơn tinh thể
Chúng được tạo ra bằng cách sử dụng các tế bào được cắt từ một tinh thể silicon hình trụ đơn. Đây là công nghệ quang điện hiệu quả nhất, thường chuyển đổi khoảng 15% năng lượng mặt trời thành điện năng. Quá trình sản xuất cần thiết để sản xuất silicon đơn tinh thể phức tạp, dẫn đến chi phí cao hơn một chút so với các công nghệ khác.Tấm PV silicon đa tinh thể
Đôi khi còn được gọi là các tế bào đa tinh thể, các tế bào silicon đa tinh thể được tạo ra từ các tế bào được cắt từ một thỏi silicon tan chảy và kết tinh lại. Các thỏi sau đó được cưa cắt thành các tấm mỏng và được lắp ráp thành các tế bào hoàn chỉnh. Chúng thường rẻ hơn để sản xuất so với các tế bào đơn tinh thể, do quy trình sản xuất đơn giản hơn, nhưng chúng có xu hướng kém hiệu quả hơn, với hiệu suất trung bình khoảng 12%.Tấm PV silicon dày phim
Đây là một biến thể về công nghệ đa tinh thể nơi mà silic được lắng đọng trong một quá trình liên tục lên một vật liệu cơ bản tạo ra một bề mặt mịn, lấp lánh. Giống như tất cả các tinh thể PV, nó thường được đóng gói trong một polyme cách điện trong suốt với một nắp kính cường lực và sau đó bị ràng buộc vào một mô-đun khung kim loại.Tấm silicon silic vô định hình
Các tế bào silicon vô định hình được tạo ra bằng cách lắng đọng silic trong một lớp đồng nhất mỏng lên bề mặt thay vì tạo ra một cấu trúc tinh thể cứng nhắc. Khi silic vô định hình hấp thụ ánh sáng hiệu quả hơn silic tinh thể, các tế bào có thể mỏng hơn - do đó tên thay thế của nó là “màng mỏng” PV. Silicon vô định hình có thể được lắng đọng trên một loạt các chất nền, cả cứng và linh hoạt, làm cho nó lý tưởng cho các bề mặt cong hoặc liên kết trực tiếp lên các vật liệu lợp. Tuy nhiên, công nghệ này kém hiệu quả hơn silic tinh thể, với hiệu suất điển hình khoảng 6%, nhưng nó có xu hướng dễ sản xuất và rẻ hơn. Nếu không gian mái nhà không bị hạn chế, một sản phẩm vô định hình có thể là một lựa chọn tốt. Tuy nhiên, nếu yêu cầu đầu ra tối đa trên một mét vuông, các bộ định danh nên chọn một công nghệ tinh thể.Tấm PV phim mỏng khác
Một số vật liệu khác như cadmium telluride (CdTe) và đồng indi diselenide (CIS) hiện đang được sử dụng cho các mô-đun PV. Sự hấp dẫn của các công nghệ này là chúng có thể được sản xuất bởi các quy trình công nghiệp tương đối rẻ tiền, chắc chắn so với công nghệ silicon tinh thể, nhưng chúng thường mang lại hiệu suất mô-đun cao hơn silic vô định hình. Hầu hết cung cấp một hiệu quả thấp hơn một chút: CIS thường là 10-13% hiệu quả và CdTe khoảng 8 hoặc 9%. Một bất lợi là việc sử dụng các kim loại độc hại cao như Cadmium và sự cần thiết cho cả sản xuất được kiểm soát cẩn thận và xử lý cuối cùng của cuộc sống; mặc dù một mô-đun CdTe điển hình chỉ chứa 0,1% Cadmium, được báo cáo là thấp hơn so với được tìm thấy trong một pin NiCad cỡ AA duy nhất.Tập trung quang điện
Tập trung ánh sáng mặt trời vào một pin mặt trời bằng cách sử dụng gương hoặc ống kính. Bằng cách tập trung ánh sáng mặt trời vào một khu vực nhỏ, cần ít vật liệu quang điện hơn. Vật liệu quang điện trở nên hiệu quả hơn khi chuyển đổi năng lượng khi ánh sáng trở nên tập trung hơn, vì vậy hiệu suất tổng thể cao nhất thu được với các tế bào và mô-đun quang điện. Tuy nhiên, các vật liệu đắt tiền, kỹ thuật sản xuất và theo dõi được yêu cầu, vì vậy việc chứng minh lợi thế chi phí cần thiết so với các mô-đun silicon khối lượng cao ngày nay đã trở nên khó khăn.Hiệu suất và hiệu quả của pin mặt trời
Các tế bào quang điện tạo ra điện từ ánh sáng mặt trời bằng cách chuyển đổi các photon thành các electron mà không tạo ra bất kỳ vấn đề môi trường nào như ô nhiễm và chất thải. Các tế bào quang điện được làm bằng vật liệu đặc biệt gọi là chất bán dẫn như silicon (Si), hiện đang được sử dụng phổ biến nhất. Silic tinh thể đã được làm việc cho các tế bào trong hai thập kỷ qua và trên thực tế, hơn 95% các tế bào mặt trời được sản xuất trên toàn thế giới bao gồm silicon tinh thể. Tuy nhiên, những phát triển gần đây trong công nghệ pin mặt trời đã tạo ra màng mỏng và các loại tế bào quang điện khác có hiệu suất chuyển đổi lớn hơn.Có nhiều loại tế bào quang điện khác nhau có sẵn trên thị trường, nhưng một tế bào quang điện riêng biệt có thể tạo ra khoảng 2 watt điện, có thể đủ để cấp nguồn cho máy tính hoặc đồng hồ đeo tay. chúng ta có thể sử dụng như một nguồn năng lượng thay thế, các tế bào năng lượng mặt trời riêng biệt cần phải được kết hợp với nhau để tạo ra các mô-đun, các tấm hoặc các mảng năng lượng mặt trời lớn và điều này được thảo luận sâu hơn trong hướng dẫn tiếp theo.
Tham khảo: Những suy nghĩ sai lầm về tấm pin mặt trời
Nhận xét
Đăng nhận xét